电化学生理传感器制造技术

提供了一种电化学生理传感器(1)，其被配置为接触体液并且包括：体液的吸收器(2)，该吸收器定义被配置为至少与所述体液接触的第一表面(2a)和与该第一表面(2a)相对的第二表面(2b)；以及电路(3)，该电路沉积在该第二表面(2b)上并且被配置为接触被该吸收器(2)吸收时的该体液；该吸收器(2)具有基本上在40％与70％之间的孔隙度，使得该体液被该吸收器(2)吸收并且该电路(3)沉积而不穿透到该吸收器(2)中。(2)中。(2)中。

【技术实现步骤摘要】
电化学生理传感器


[0001]本专利技术涉及一种在第一条权利要求的序言中指定的类型的电化学生理传感器。
[0002]特别地，本专利技术涉及一种用于检测用户、优选地人的生理状况的传感器，并且更具体地，涉及一种电化学生理传感器。

技术介绍

[0003]众所周知，生理传感器是用于检测生理参数且因此监测穿戴者的生理状态的工具。生理传感器的特别常见的示例是心率监测器，该心率监测器因电极与皮肤接触来监测心脏的电压且因此检测其跳动频率。
[0004]生理传感器的另一个示例将在电化学生理传感器中标识，也就是说，在以非侵入方式通过体液来检测生理参数的那些传感器中标识。
[0005]这些生理传感器多数配备有电路的操作控制板以及检测系统，诸如电势型、电流型以及近年来的有机电化学晶体管(OECT)或相反属于具有电解栅极的晶体管(EGT)的类别的设备，该设备由以下事实表征：电解质(在这种情况下由体液标识)一方面与栅极接合且另一方面与通道相互作用。
[0006]通常通过在衬底上沉积导电聚合物(聚吡咯、聚苯胺、PEDOT
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PSS)来制作OECT，以便获得放置成与控制板连接且具有被称为源极、漏极和栅极的三个电极的电路。
[0007]源极和漏极通过导电聚合物彼此连接，从而标识可用于与电解质接触的晶体管通道。
[0008]栅极用来控制掺杂程度且因此控制聚合物的导电性。
[0009]电化学生理传感器的操作可以描述如下。漏极连接到地面并且向源极施加电势，以便使得根据向栅极施加的电势来测量在源极与漏极之间的通道中的电流。控制板命令向栅极施加电势(例如，正电势)，从而引起从流体向导电聚合物引入正离子，这进而引起前述电流的变化。这个电流变化被控制板用来确定电解质中的离子浓度。
[0010]已知的电化学生理传感器在US2020138343A1、US2019131555A1和EP1746413A2中有所描述。
[0011]所描述的已知技术包括一些重要的缺点。
[0012]第一个缺点由这些电化学生理传感器的低质量表示且因此由它们不能对电解质执行错误的分析表示。
[0013]特别地，在织物上沉积导电聚合物是相对不精确的，并且因此无法通过不同于预期的电流来精确地定义电极的期望形状。因此，这个方面不利地影响电流变化的测量且因此影响电解质中的离子浓度的测量。
[0014]对电解质的这个错误分析也是因为以下事实：作为目前相对较新的已知电化学生理传感器不具有能够执行对所收集的数据的正确评估的软件。
[0015]还指出，上述不能执行正确分析是因为OECT的独特结构不允许电路与控制板之间具有最佳连接的事实。
[0016]这个方面因难以使电路与电解质正确接触而加剧。
[0017]最后，指出当前已知的电化学生理传感器具有特别高的生产成本和时间并且同时不具有高可靠性和持续时间的特性。

技术实现思路

[0018]在这种情况下，本专利技术的基础层面的技术任务是设想一种能够基本上避免前述缺点的至少一部分的电化学生理传感器。
[0019]在所述技术任务的范围内，本专利技术的重要目的是获得一种具有高构造质量且因此能够对电解质执行精确分析的电化学生理传感器。
[0020]本专利技术的另一个重要目的是提供一种具有相对降低的生产成本和时间的电化学生理传感器。
[0021]本专利技术的非次要目的是具有一种由改善的可靠性和持续时间表征的电化学生理传感器。
[0022]技术任务和指定的目标通过如所附权利要求1所述的电化学生理传感器来实现。优选实施方案的示例在从属权利要求中描述。
附图说明
[0023]本专利技术的特性和优点通过本专利技术的优选实施方案的详细描述结合附图在下面阐明，在附图中：
[0024]图1按比例示出了根据本专利技术的生理电化学传感器；
[0025]图2按比例示出了根据本专利技术的生理电化学传感器；并且
[0026]图3按比例示出了图2的分解图。
具体实施方式
[0027]在本文件中，当与比如“约”或其他类似术语(诸如“大约”或“基本上”)相关联时，测量、值、形状和几何参考(诸如垂直和平行)应被视为考虑到因生产和/或制造误差而引起的测量误差或不准确，并且尤其是与其相关联的值、测量、形状或几何参考的稍微偏差。例如，如果与值相关联，则这些术语优选地指示与该值不超过10％的偏差。
[0028]此外，在使用中，诸如“第一”、“第二”、“较高”、“较低”、“主要”和“次要”的术语不一定标识次序、关系的优先级或相对位置，而是可以简单地用来清楚区分它们的不同部件。
[0029]除非另有指明，否则本文件中报告的测量和数据应被视为根据国际标准大气ICAO(ISO 2533:1975)执行。
[0030]除非另有指明，否则作为下面讨论的结果，诸如“处理”、“运算”、“确定”、“计算”等类似术语是指计算机或类似电子计算设备的操作和/或过程，该计算机或电子计算设备操纵和/或转换表示为物理的数据，诸如计算机系统中的寄存器和/或存储器的电子量、类似地表示为计算机系统、寄存器或者存储、传输或信息显示设备中的物理量表示的其他数据。
[0031]参考附图，根据本专利技术的电化学生理传感器全部用标号1指示。
[0032]其可以用于一种或多种流体且具体地动物或优选地人类用户的体液的分析。特别地，电化学生理传感器1被配置为吸收且然后分析由用户取得和/或离开皮肤的一种或多种
体液(例如，汗水)。
[0033]电化学生理传感器1可以是可穿戴的。因此，它可以优选地以可溶解的方式集成到衣服中，使得它可以被更换。适当地，衣服可以包括被配置为在衣服被穿戴时接触皮肤的至少一个电化学生理传感器1。
[0034]电化学生理传感器1可以包括优选地体液的吸收器2；以及电路3，该电路被约束为优选地与吸收器2成整体并且被配置为检测离子的存在以及因此由吸收器2吸收的流体中的溶质的浓度。
[0035]吸收器2可以定义第一表面2a和第二表面2b，该第二表面与第一表面2a相对且优选地基本上平行于所述第一表面2a。
[0036]第一表面2a可以被配置为至少部分地与体液接触以便吸收该体液。
[0037]吸收器2还可以定义插入表面2a和2b的至少一个横向表面2c。
[0038]吸收器2可以具有基本上等于至少40％的孔隙度，以便允许吸收器2通过第一表面2a吸收流体并且将电路3沉积在第二表面2b上，从而至少部分地涂覆该第二表面但不渗透到吸收器2中且被其吸收。优选地，孔隙度可以几乎在40％与70％之间、具体地在50％与60％之间，并且更具体地在55％与60％之间。
[0039]具有小空间或准确地说可以被流体填充的间隙和孔的结构特有的孔隙度可以被计算为空隙的体积与吸收器2的样本的总体积之间的比率。
[0040]吸收器2可以渗透体液并且因此优选地在每个方向上被体液遍历。该吸收器可以具有几乎等于至少5l/m2/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学生理传感器(1)，其被配置为接触体液并且包括
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所述体液的吸收器(2)，所述吸收器定义被配置为至少部分地与所述体液接触的第一表面(2a)和与所述第一表面(2a)相对的第二表面(2b)；
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电路(3)，所述电路沉积在所述第二表面(2b)上并且被配置为与被所述吸收器(2)吸收时的所述体液接触，以便允许检测被所述吸收器(2)吸收的所述体液中的溶质的浓度；并且其特征在于，
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所述吸收器(2)具有基本上在40％与70％之间的孔隙度，以便允许所述体液被所述吸收器(2)吸收并且允许所述电路(3)沉积，从而覆盖所述第二表面(2b)的至少一部分而不穿透到所述吸收器(2)中。2.根据权利要求1所述的电化学生理传感器(1)，其中所述吸收器(2)的所述孔隙度基本上介于40％与50％之间。3.根据至少一项前述权利要求所述的电化学生理传感器(1)，其中所述吸收器(2)由纸材料制成，所述纸材料添加有所述纸材料的加强成分；并且其中所述加强成分选自膜形成剂和细丝。4.根据至少一项前述权利要求所述的电化学生理传感器(1)，其中所述电路(3)包括第一金属和第二金属，所述第二金属具有大于所述第一金属的标准还原电势。5.一种用于制造电化学生理传感器(1)的过程，其特征在于，包括制造阶段，其中将导电材料沉积在具有基本上在40％与70％之间的孔隙度的吸收器(2)上，以便允许所述体液被所述吸收器(2)吸收并且允许所述导电材料和因此所述电路(3)沉积，从而覆盖所述第二表面(2b)的至少一部分而不穿透到所述吸收器(2)中。6.根据前述权利要求所述的实施方法，其中所述电路(3)包括电极(31、32、33、34)和所述电极(31、32、33、34)中的两者的活动连接部(35)；并且其中所述实现步骤包括将实现所述活动连接部(35)的第一导电材料沉积在所述吸收器(2)上的第一子阶段以及将实现所述电极(31、32、33、34)的第二导电材料沉积在所述活动连接部(35)的一部分上且沉积在所述吸收器(2)的一部分上的第二子阶段；并且其中在所述沉积子阶段中的每一者中，所述第二导电材料包括第一金属和第二金属，所述第二金属具有大于所述第一金属的标准还原电势；并且其中所述第一导电材料包括导电聚合物。7.一种电化学生理传感器(1)，其被配置为接触体液并且包括
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所述体液的吸收器(2)，所述吸收器定义被配置为至少部分地与所述体液接触的第一表面(2a)和与所述第一表面相对的第二表面(2b)；
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电路(3)，所述电路沉积在所述第二表面(2b)上并且被配置为与被所述吸收器(2)吸收时的所述体液接触，以便允许根据来自所述吸收器(2)的所述被吸收的体液来检测所述液体的至少一种溶质；其特征在于，包括
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绝缘体(4)，所述绝缘体定义用于容纳所述吸收器(2)和所述电路(3)的室并且定义o第一基础表面(4c)，所述第一基础表面叠加在所述第一表面(2a)上，o第二基础表面(4d)，所述第二基础表面叠加在所述第二表面(2b)和所述电路(3)上，o周界表面(4e)，所述周界表面连接所述基础表面(4c、4d)；其特征在于，
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所述第一基础表面(4c)包括至少一个入口开口(4a)，所述至少一个入口开口被配置为将所述第一表面(2a)放置成与所述体液接触，从而允许所述体液进入所述室并被所述吸收器(2)吸收；以及以下事实：
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所述周界表面(4e)包括来自所述吸收器(2)和来自所述室的所述体液的至少一个出口开口(4b)，因此与所述入口开口(4a)一起定义通过所述第一表面(2a)进入所述室、穿过所述吸收器(2)并且通过所述出口开口(4b)从所述室离开的所述体液的路径。8.根据权利要求7所述的电化学生理传感器(1)，其包括电绝缘膜5，所述电绝缘膜被夹在所述绝缘体(4)与所述电路(3)的至少一部分之间；并且其中所述膜(5)是粘合剂并且粘附到所述绝缘体(4)和所述电路(3)中的一者。9.根据至少一项权利要求7至8所述的电化学生理传感器(1)，其中所述绝缘体(4)包括定义所述第一基础表面(4c)和因此所述入口开口(4a)的第一层(41)以及定义所述第二基础表面(4d)的第二层(42)；并且其中所述周界表面(4e)包括所述层(41、42)之间的被所述出口开口(4b)中断的接合轮廓。10.根据权利要求9所述的电化学生理传感器(1)，其中所述绝缘体(4)包括等距间隔开的多个所述至少一个出口开口(4b)，并且因此所述接合轮廓被所述多个所述开口出口(4b)中断。11.根据至少一项权利要求9至10所述的电化学生理传感器(1)，其包括在所述室的外部的所述电路(3)的板(7)以及通过所述绝缘体来连接所述板(7)和所述电路(3)的至少一个连接器(6)；其中所述连接器(6)包括被配置为至少接合所述第一层(41)的第一主体(61)和被配置为至少接合所述第二层(42)的第二主体(62)；并且其中所述主体(61、62)被配置为通过将至少所述绝缘体(4)、所述吸收器(2)和所述电路(3)夹持在一起来彼此相互约束。12.一种用于制造根据至少一项权利要求7至10所述的电化学生理传感器(1)的过程，所述过程包括
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在所述吸收器(2)上制作所述电路(3)的制作阶段；其特征在于包括包封阶段，所述包封阶段包括
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插入子阶段，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：生物识别有限责任公司，
类型：发明
国别省市：